Tự động hóa quá trình chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp có sử dụng tuabin giãn nở khí.

Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học
Lời mở đầu
Đất nước ta đang trên con đường con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Ngày
nay, tất cả các nhà máy và xí nghiệp thuộc các nghành kinh tế quốc dân, trong đó có
nghành dầu khí, đều đã và đang được trang bị các hệ thống tự động ở mức cao. Những
hiệu quả mà tự động hóa mang lại cho sự phát triển của kinh tế đất nước là không thể phủ
nhận. Đó là: nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí
sản xuất, cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân viên nhất là ở những công đoạn có
tính độc hại cao ...
Các hệ thống tự động hoá giúp chúng ta theo dõi, giám sát các qui trình công nghệ
thông qua các chỉ số của hệ thống đo lường kiểm tra. Các hệ thống tự động hóa thực hiện
chức năng điều chỉnh các thông số công nghệ nói riêng và điều khiển toàn bộ qui trình
công nghệ nói chung. Hệ thống tự động hóa bảo đảm cho qui trình công nghệ xảy ra trong
điều kiện cần thiết và bảo đảm nhịp độ sản xuất mong muốn của từng công đoạn trong qui
trình công nghệ. Chất lượng của sản phẩm và năng suất lao động của các phân xưởng, của
từng nhà máy, xí nghiệp phụ thuộc rất lớn vào chất lượng làm việc của các hệ thống tự
động hóa này.
Ở nước ta, dầu khí đã được phát hiện từ những năm đầu thập kỉ 70. Tuy nhiên,
phải đến năm 1986, tấn dầu đầu tiên mới được khai thác tại mỏ dầu Bạch Hổ. Kể từ đó
đến nay, sản lượng dầu khí chúng ta khai thác được ngày một nhiều thêm. Riêng năm
1997, chúng ta đã khai thác được 10,1 triệu tấn dầu. Sự đóng góp của nghành dầu khí đối
với sự phát triển kinh tế đất nước trong thời gian vừa qua là rất có ý nghĩa, nhưng điều
này sẽ trở lên kém hiệu quả nếu thiếu đi các hệ thống tự động hóa. Vai trò của các hệ
thống tự động hóa là đặc biệt quan trọng trong lĩnh vực chế biến dầu khí.
Tiểu luận này thực hiện việc tự động hóa quá trình chế biến khí bằng phương pháp
ngưng tụ nhiệt độ thấp có sử dụng tuabin giãn nở khí. Đây là phương pháp có hiệu quả
hơn cả trong việc chế biến khí thiên nhiên và khí đồng hành.

Trang 1

Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học
I. Quá trình công nghệ chế biến khí
I.1. Mục đích của quá trình chế biến khí
Mục đích của quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp là tách hỗn hợp khí thành những
cấu tử, hay hỗn hợp khí độc lập, nhằm loại các hợp chất có hại, tiết kiệm nhiên liệu, và
giữ lại các cấu tử khí có lợi. Quá trình tách hỗn hợp khí thành những cấu tử đơn lẻ hay
hỗn hợp khí độc lập nhầm nâng cao chất lượng sản phẩm, tiết kiệm nhiên liệu, tạo nguồn
nguyên liệu tinh khiết cho các quá trình tổng hợp hữu cơ hóa dầu.
I.2. Cân bằng pha lỏng - hơi
Cân bằng pha không phải là trạng thái tĩnh mà là cân bằng động, vẫn luôn tồn tại
sự chuyển động của các phân tử từ pha lỏng sang pha hơi và ngược lại. Tốc độ bay hơi và
ngưng tụ là bằng nhau.
Như đã biết các cấu tử của khí tự nhiên và khí đồng hành có các nhiệt độ ngưng tụ
khác nhau, do đó quá trình làm lạnh xảy ra như sau:
Khi giảm nhiệt độ của hỗn hợp thì sẽ đến lúc một cấu tử nào đó sẽ ngưng tụ. Tất
nhiên cấu tử ngưng tụ đầu tiên sẽ là cấu tử có nhiệt độ ngưng tụ lớn nhất. Nếu như các
cấu tử được phân bố đều trong hỗn hợp ban đầu, thì các cấu tử có nhiệt độ ngưng tụ lớn
nhất sẽ ngưng tụ đầu tiên. Khí hydrocacbon có đặc điểm là chúng hòa tan trong
hydrocacbon lỏng. Do đó chuyển sang pha lỏng không những chỉ có các cấu tử có thể
ngưng tụ tại giá trị nhiệt độ và áp suất riêng phần đó mà các cấu tử khác có nhiệt độ tới
hạn thấp hơn cả nhiệt độ của hỗn hợp tại thời điểm đó.
Sự hoà tan khí vào chất lỏng hay ngưng tụ luôn kèm theo sự toả nhiệt. Lượng nhiệt
khi toả ra cũng xấp xỉ khi ngưng tụ về trị số. Khi giảm nhiệt độ sẽ tăng lượng chất lỏng
được tạo thành, đồng thời cũng làm thay đổi thành phần pha lỏng, chất lỏng giàu các cấu
tử dễ bay hơi. Đồng thời cả pha khí cũng giàu các cấu tử dễ bay hơi. Khi tiếp tục làm lạnh
hỗn hợp quá trình này vẫn tiếp tục xảy ra cho đến khi ngưng tụ hoàn toàn pha khí.
I.3. Chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ
Phương pháp ngưng tụ khí ở nhiệt độ thấp -25 0C ÷ -350C, áp suất cao 3,0 ÷ 4,0
Mpa, ngày nay người ta có thể sử dụng tới P=10MPa, được coi là phương pháp có hiệu
quả và kinh tế để chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành.

Khí đồng hành từ xí nghiệp khai thác dầu được nén bằng máy nén khí, sau đó được
làm lạnh và đưa vào thiết bị sấy khí. Khí sau khi được sấy đưa qua trao đổi nhiệt làm
nguội và đưa vào thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp. Tại đó khí nén được làm lạnh tới nhiệt

Trang 2


Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học
độ cần thiết, sau đó đưa sang bộ phận tách khí, ở đó một phần hydrocacbon đã ngưng tụ
tách ra.
Phần ngưng tụ (gọi là condensat) của bậc nén khí và làm lạnh khí đồng hành, được
bơm từ thùng chứa qua bộ phận trao đổi nhiệt sang cột tách etan, tại đó phân đoạn chứa
metan và etan được tách ra. Sau đó benzin là phần ngưng tụ đã được tách metan và etan
qua thiết bị trao đổi nhiệt vào thùng chứa từ đó nó được đưa đi chế biến tiếp.
Phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp để tách benzin từ khí đồng hành là rất tốn
kém, để làm lạnh cần có thiết bị làm lạnh phức tạp. Tuy nhiên sơ đồ công nghệ tương đối
đơn giản, hiệu quả tách benzin khỏi khí đồng hành khá cao và triệt để nên những năm
gần đây phương pháp này được ứng dụng rộng rải trong công nghiệp chế biến khí.
Sơ đồ công nghệ chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp có thể
được phân loại theo số bậc tách, kiểu nguồn làm lạnh, cách đưa sản phẩm ra. Theo số bậc
tách ta có sơ đồ tách 1 bậc, 2 bậc, tại mỗi bậc phải tháo sản phẩm lỏng ra.
Theo kiểu nguồn làm lạnh có thể có: chu trình làm lạnh ngoài, chu trình làm lạnh
trong, chu trình làm lạnh tổ hợp trong đó nguồn lạnh bao gồm cả chu trình làm lạnh ngoài
và chu trình làm lạnh trong.
I.3.1. Sơ đồ nguyên lý thiết bị ngưng tụ nhiệt độ thấp có tuabin giãn nở khí để chế
biến khí tự nhiên
Sơ đồ có tổ hợp tuabin giãn nở khí chế biến tự nhiên có hiệu quả cao hơn so với
các sơ đồ chế biến khí tự nhiên khác. Sơ đồ nguyên lý thiết bị NNT có tuabin để chế biến
khí tự nhiên như hình bên dưới.

Trang 3


Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học
Khí (dòng Feed) được lấy từ mỏ Đại Hùng với thành phần: Methane:77.25%;
Ethane: 9.49%; Propane: 3.38%; n-Butane: 1.34%; C 5+: 0.48%; N2:4.5% sau khi được
chế biến sơ bộ được làm lạnh trong thiết bị trao đổi nhiệt Heat Exchanger và đi vào
tháp tách bậc một ở áp suất cao Seperator-1, được giãn nở, làm lạnh và ngưng tụ một
phần trong Expander và đi vào tháp tách bậc hai ở áp suất thấp Seperator-2. Từ tháp
tách Seperator-2, khí được dẫn vào không gian giữa các ống của thiết bị trao đổi nhiệt
dạng ống chùm Heat Exchanger và sau khi nén trong máy nén Compressor khí được
dẫn vào đường dẫn khí chung, condensat của quá trình tách được dẫn vào tháp chưng cất
(Thap tach metan) để tách methane, ethane còn lại, dòng khí Vapour sau khi tách được
trộn với dòng khí Vap 5 bằng thiết bị Mixer rồi đưa vào đường ống dẫn khí chung. Sản
phẩm đáy thu được ở tháp chưng có thành phần C3+.
I.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm:
Nhiệt độ: nhiệt độ cung cấp ở đáy tháp phải thích hợp vì sản phẩm yêu cầu chỉ có
thành phần là Methane và Ethane nên nếu cung cấp lượng nhiệt cho đáy tháp lớn làm cho
các cấu tử C3+ dễ bay hơi lẫn vào sản phẩm đỉnh làm giảm độ tinh khiết của sản phẩm,
nếu lượng nhiệt cung cấp cho đáy tháp bé thì không đủ làm bay hơi các cấu tử Methane
và Ethane lẫn ở đáy tháp thì làm giảm hiệu suất của quá trình.
Số đĩa trong tháp chưng: số đĩa càng lớn thì việc tách các cấu tử càng dễ dàng
nhưng làm tăng chi phí chế tạo tháp.
Chỉ số hồi lưu: chỉ số hồi lưu càng lớn thì sản phẩm càng tinh khiết nhưng lượng
nhiệt được tiêu thụ ở đáy tháp càng nhiều, vì phải làm bay hơi lượng hồi lưu này. Mặt
khác, số đĩa lý thuyết của tháp giảm cùng với sự tăng của chỉ số hồi lưu. Nếu giảm chỉ số
hồi lưu lại làm tăng chi phí chế tạo tháp vì vậy cần phải chọn chỉ số hồi lưu thích hợp.
I.3.3. Các thông số của quá trình:
Dòng nguyên liệu được duy trì ở nhiệt độ 27 oC và áp suất 7Mpa, với lưu lượng là
100kgmole/h được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt để hạ nhiệt độ xuống -5 oC rồi được đưa

vào tháp tách pha Seperator-1, tháp tách làm việc ở áp suất cao 7Mpa và nhiệt độ -5 oC,
dòng khí sau khi ra khỏi tháp tách được đưa qua thiết bị Expander để giảm áp xuống còn
2Mpa và nhiệt độ hạ xuống khoảng -60 oC rồi được đưa sang tháp tách pha Seperator-2,
tháp tách làm việc ở áp suất thấp 2Mpa và nhiệt độ -60 oC. Dòng lỏng từ hai tháp tách là
Liq-3 và Liq-5 được đưa vào tháp chưng để tiếp tục tách Methane và Ethane. Tháp chưng
làm việc với áp suất đỉnh tháp là 1.8Mpa và áp suất đáy là 2Mpa, số đĩa trong tháp là 10
đĩa, chỉ số hồi lưu là 1. Sản phẩm khí của tháp tách Seperator-2 và tháp chưng được trộn
với nhau rồi đưa vào ống dẫn khí chung.

Trang 4


Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học
II. Đo và điều chỉnh tự động quá trình công nghệ
II.1. Phân tích quá trình công nghệ với tư cách là đối tượng điều chỉnh
Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động:

ĐT: Đối tượng tự động hóa; CB: Cảm biến; SS: So sánh; BĐ: Bộ đặt; N: Nguồn;
BĐK: Bộ điều khiển; CCCH: Cơ cấu chấp hành; X: Tác động điều chỉnh; Y: Thông số
điều chỉnh; Z: Các thông số nhiễu; YPV: Giá trị thực tế của thông số Y; YSV: Giá trị đặt
của thông số Y.
Dưới tác động của nhiễu Z hoặc tác động đầu vào X thay đổi, làm cho thông số công
nghệ Y thay đổi, hay giá trị đo được YPV thay đổi, dẫn đến giá trị sai lệch ε thay đổi, kéo
theo giá trị tác động điều chỉnh µ thay đổi, và do đó thiết bị chấp hành sẽ đưa ra tác động
điều chỉnh yếu tố đầu vào để bù vào sai lệch làm cho thông số công nghệ Y trở lại bình
thường.
Trong dây chuyền công nghệ chế biến khí bằng phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp
thì đối tượng điều chỉnh tự động là tháp chưng cất.
II.1. Điều chỉnh nhiệt độ làm việc của tháp chưng cất:
Nhiệt độ làm việc của tháp được đo bằng cặp nhiệt điện. Như ta đã biết, quá trình

chưng cất là quá trình tách hỗn hợp chất lỏng cũng như các hỗn hợp khí đã hóa lỏng thành
những cấu tử riêng biệt, dựa trên độ bay hơi của các cấu tử trong hỗn hợp. Nhiệt độ làm
việc ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu quả của quá trình chưng cất. Nhiệt độ tăng làm tăng
khả năng bay hơi của các cấu tử trong hỗn hợp. Nhiệt độ tăng quá cao sẽ làm bay hơi các
cẩu tử nặng làm cho quá trình chưng cất không thu được các sản phẩm đỉnh có nồng độ
như mong muốn. Vì thế, để ổn định nhiệt độ làm việc của tháp chưng cất, ta có thể tác
động vào dòng hơi nước cấp nhiệt cho đáy tháp.
II.2. Điều chỉnh áp suất làm việc của tháp chưng cất:
Người ta đo áp suất bằng một hệ thống tự động đo áp suất. Áp suất làm việc có ảnh
hưởng khá lớn đến khả năng phân tách các cấu tử. Do vậy, cần phải ổn định áp suất làm

Trang 5


Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học
việc. Để ổn định áp suất làm việc, người ta thường tác động vào tốc độ dòng khí đi ra ở
đỉnh tháp chưng cất.
II.3. Điều chỉnh lưu lượng dòng nguyên liệu
Lưu lượng được đo bằng hệ thống tự động đo lưu lượng. Điều chỉnh lượng khí
nguyên liệu tối ưu cho khả năng làm việc của tháp và đặt nhiệm vụ cho bộ điều chỉnh lưu
lượng nguyên liệu.
II.4. Hệ thống điều khiển tối ưu bằng máy tính:
Tiêu chuẩn tối ưu của quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp là lựa chọn tự động tải tối
ưu của thiết bị ngưng tụ để xử lý lượng khí nguyên liệu nạp đã cho trong thời gian chu kì
xác định với giá thành nhỏ nhất và chất lượng đảm bảo.
Để thực hiện được điều này, người ta lập một chương trình phần mềm cho máy
tính sao cho hệ thống tự động tối ưu phải tính toán và duy trì tự động tải lượng tối ưu của
thiết bị ngưng tụ tuỳ thuộc vào lượng nguyên liệu và kế hoạch sản xuất, dự tính và điều
khiển tốc độ dòng hơi, dòng lỏng trong tháp sao cho quá trình làm việc ở mọi chế độ đều
nằm trong miền tối ưu của vùng làm việc bảo đảm cho chất lượng của sản phẩm. Ngoài

ra, hệ thống điều khiển tự động còn phải ổn định tất cả các thông số còn lại như áp suất
hơi, nhiệt độ làm việc của tháp, nhiệt độ nguyên liệu trước khi đi vào tháp.
Máy tính điều khiển thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Nhận các tín hiệu đo từ các cảm biến truyền về, phân tích chúng.
- Tính toán lượng khí nguyên liệu tối ưu của tháp và đặt nhiệm vụ cho bộ điều chỉnh
lưu lượng nguyên liệu.
- Tính toán phân tích chất lượng sản phẩm điểu chỉnh chỉ lưu lượng hồi lưu.
- Tính toán nhiệt độ và áp suất làm việc ở chế độ tối ưu của tháp, trên cơ sở đó, đặt
nhiệm vụ cho bộ điều chỉnh lưu lượng dòng khí sản phẩm đi ra ở đỉnh tháp chưng
cất.
- Chuyển một thuật toán điều khiển này sang một thuật toán điều khiển khác tương
ứng với sự thay đổi nhiệm vụ tối ưu hóa khi chuyển từ chế độ khởi động sang định
mức và từ định mức về trạng thái dừng.
Ngoài ra, máy tính còn phải thực hiện các hoạt động bình thường theo yêu cầu kiểm tra
tự động tính đúng đắn và hoàn hảo của máy, in kết quả, thông báo tình trạng không hoàn
hảo..

III. Thiết lập hệ tự động điều chỉnh quá trình công nghệ:

Trang 6


Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học
Dòng nguyên liệu vào được ổn định áp suất ở 7Mpa, nhiệt độ 27 oC nên tại valve-1
ta lắp đặt các khí cụ đo nhiệt độ, lưu lượng và ổn định áp suất truyền xa tín hiệu, van này
tự đóng khi xảy ra sự cố mất nguồn năng lượng. Tín hiệu này được truyền đến một khí cụ
khác lắp đặt tại tủ điều khiển để thuận lợi cho ngườ thao tác điều khiển quá trình công
nghệ. Khí cụ này sẽ chỉ thị và đưa ra tác động điều chỉnh lên hệ thống van, nếu giá trị đo
được lớn hơn giá trị đặt, tức là áp suất trong ống dẫn có giá trị cao hơn giá trị cho phép thì
sẽ điều chỉnh độ mở của van dẫn.

Dòng khí sau khi được giảm áp được ổn định áp suất ở 2Mpa, nhiệt độ -60 oC, nên
tại valve-2 ta lắp đặt các khí cụ đo áp suất, nhiệt độ truyền xa tín hiệu, van này tự đóng lại
khi có sự cố mất nguồn năng lượng. Dòng khí được ổn định nhiệt độ -60 oC rất quan trọng
trong quá trình tách pha, khi ở nhiệt độ thấp các hydrocacbon C 3+ bị hóa lỏng còn các
hydrocacbon C1, C2 vẫn ở pha khí vì vậy việc tách các cấu tử ra khá dễ dàng bằng tháp
tách pha Seperator-2.

Trang 7


Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học

Dòng lỏng từ hai tháp tách pha Seperator-1 và Seperator-2 là Liq-3 và Liq-5 được
đưa vào tháp chưng cất để tách các cấu tử Methane và Ethane còn lại. Trên đỉnh tháp làm
việc ổn định ở áp suất 1.8Mpa nên ta gắn khí cụ đo áp suất tại đỉnh tháp. Yêu cầu trong
sản phẩm chỉ thu được các cấu tử C 1, C2 nên ta gắn khí cụ đo phân tích nồng độ trên
đường ống dẫn sản phẩm hơi nếu có các cấu tử C 3+ thì đưa ra cảnh báo, tác động vào van
tăng độ mở của van để tăng lượng hồi lưu về đỉnh tháp nhằm thu được sản phẩm tinh
khiết hơn.

Nhiệt độ đáy tháp không được quá cao vì làm các cấu tử nặng dễ bay hơi lẫn vào
sản phẩm nên ta đặt khí cụ đo nhiệt độ ở đáy tháp, truyền xa tín hiệu điều chỉnh van để
đưa lượng hơi cấp nhiệt vào cho phù hợp. Nhiệt độ làm việc ở đĩa 9 là 40 oC.

Trang 8


Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học
Sau đây là toàn bộ sơ đồ tự động hóa của quá trình: (2 file autocad kèm theo).

IV. Các thiết bị đo lường:
IV.1. Dụng cụ đo nhiệt độ:
Để đo nhiệt độ dòng chảy trong đường ống và trong tháp chưng cất, người ta
thường sử dụng cảm biến đo là cặp nhiệt điện (hoặc nhiệt kế điện trở).
Loại cặp nhiệt độ được sử dụng là cặp nhiệt điện Platin và Rodi, kí hiệu PtRh 30/6
do Nga chế tạo. Đây là cặp nhiệt có dây dương là hợp kim 70%Pt + 30%Rh và dây âm
94%Pt + 6%Rh. Giới hạn đo của loại cảm biến này đạt đến 16000C.
Nguyên lí làm việc: cặp nhiệt điện chuyển tín hiệu điện áp dựa trên hiện tượng
nhiệt điện. Hiện tượng này như sau: Nếu lấy hai đầu dây dẫn có bản chất kim loại khác
nhau nối chặt lại với nhau ở hai đầu rồi đốt nóng một đầu thì trong vòng dây sẽ xuất hiện
dòng điện. Dòng điện này được gọi là dòng nhiệt điện. Sự xuất hiện dòng nhiệt điện này
được giải thích bằng hiện tượng khuếch tán điện tử tự do. Khi hai dây dẫn khác nhau
được gắn tiếp xúc với nhau, thì do hai dây có số lượng điện tử tự do khác nhau nên tại
điểm tiếp xúc có sự khuếch tán điện tử tự do. Dây nào có điện tử tự do nhiều hơn thì số
lượng điện tử tự do của nó khuếch tán sang dây kia sẽ nhiều hơn sự khuếch tán ngược lại,
vì vậy, bản thân nó sẽ thiếu điện tử tự do và mang điện tích dương. Phía bên dây còn lại
sẽ thừa điện tích tự do nên mang điện tích âm. Như vậy, tại điểm tiếp xúc, sẽ xuất hiện
sức điện động mà điện trường của nó chống lại sự khuếch tán điện tử từ dây có số lượng

Trang 9


Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học
điện tử tự do nhiều hơn sang dây có ít hơn. Nhiệt độ càng tăng thì hoạt tính của các điện
tử càng tăng, khả năng khuếch tán tăng lên, giá trị sức điện động tăng lên.
IV.2. Dụng cụ đo mức:
Để đo mức dung dịch trong đường ống, người ta sử dụng phương pháp đo mức
bằng điện dung.
Nguyên lí hoạt động của mức kế điện dung dựa trên mối liên hệ giữa điện dung

của tụ điện và mức dịch thể trong ống. Cảm biến đo là tụ điện chuyển đổi sự thay đổi mức
của dịch thể sang sự thay đổi điện dung của tụ. Về mặt cấu tạo, phần tử nhạy cảm điện
dung được thực hiện dưới dạng các điện cực hình trụ tròn đặt đồng trục hay các điện cực
phẳng đặt song song với nhau. Cấu tạo của các phần tử nhạy cảm điện dung được xác
định theo tính chất hoá lí của chất lỏng.
IV.3. Dụng cụ đo lưu lượng:
Người ta đo lưu lượng dòng trong đường ống các bằng thiết bị đo lưu lượng theo
sự chênh lệch áp suất thay đổi.
Nguyên tắc hoạt động của thiết bị này dựa trên sự thay đổi áp suất của dòng chảy ở
hai bên của tấm chắn. Người ta tiến hành đặt một thiết bị thụ hẹp ở trong một ống dẫn có
dòng lưu thể đi qua. Ở đây, thiết bị thu hẹp đóng vai trò là cảm biến đo. Khi có dòng chất
lỏng chảy qua lỗ thu hẹp, tốc độ của nó tăng lên so với tốc độ ở trước khi qua lỗ thu hẹp.
Như vậy, tại vùng đặt thiết bị thu hẹp, có hiện tượng chuyển đổi thế năng sang động năng
của dòng chảy. Do đó, áp suất dòng chảy ở cửa ra của lỗ thu hẹp giảm xuống tạo ra sự
chênh áp suất phía trước và phía sau lỗ thu hẹp. Áp kế vi sai đo được sự chênh áp này, từ
đó, có thể đo được lưu lượng của dòng chảy.
Ưu điểm của các dụng cụ loại này là đơn giản, chắc chắn, không có tiếng ồn, dễ
chế tạo hàng loạt, đo được ở mọi môi trường với áp suất và nhiệt độ bất kì, giá thành thấp.
IV.4. Dụng cụ đo áp suất:
Trong công nghiệp chế biến khí nói chung và trong quá trình hấp thụ nói riêng,
người ta thường sử dụng hệ thống tự động đo áp suất. Cấu trúc của một hệ thống đo áp
suất tự động bao gồm ba thành phần: cảm biến đo, chuyển đổi đo và chỉ thị đo.
Cảm biến đo được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là các cảm biến đàn hồi (lò xo
một ống vòng, màng đàn hồi, màng hộp đàn hồi...). Nguyên lí làm việc của nó dựa vào
tính chất của các vật thể đàn hồi. Dưới tác động cảu áp suất, các vật thể đàn hồi biến dạng
sinh ra lực đàn hồi chống lại sự tác động của lực áp suất. Khi hai lực cân bằng thì quá
trình biến dạng kết thúc hình thành mối liên hệ giữa độ biến dạng của vật thể đàn hồi và
áp suất tác động lên nó. Đây là một trong những đặc trưng cơ bản của cảm biến đàn hồi.
Đặc tính của các cảm biến đàn hồi có thể là tuyến tính hay phi tuyến tính tuỳ thuộc vào

Trang 10


Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học
cấu trúc và hình thức tác động lên nó. Thông thường, khi thiết kế các cảm biến, cố gắng
nhận được đặc tính tuyến tính của nó, hoặc tìm các biện pháp để tuyến tính hoá nếu gặp
phải đặc tính phi tuyến tính.

Kết luận

Để thực hiện tiểu luận, em đã tìm hiểu và nghiên cứu về công nghệ chế biến khí
bằng phương pháp ngưng tụ nhiệt độ thấp sử dụng tuabin giãn nở khí, các hệ thống điều
chỉnh tự động. Tiểu luận tập trung vào việc nghiên cứu sự tự động hoá công nghệ chế
biến khí, nhất là việc điều chỉnh các thông số đặc trưng của quá trình sao cho đạt hiệu quả
cao nhất.
Tuy nhiên, do trình độ bản thân và thời gian làm tiểu luận có hạn, và đây cũng là
môn học khá mới mẽ với em nên tiểu luận đã không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất
mong nhận được sự đánh giá, nhận xét của thầy để bài làm được hoàn chỉnh hơn.

Trang 11


Điều khiển các quá trình công nghệ hóa học

Tài liệu tham khảo

Trang 12